超音波加工 & ロータリー 超音波加工 & 超音波衝撃研削

Another popular NON-CONVENTIONAL MACHINING technique we frequently use is ULTRASONIC MACHINING (UM), also widely known as ULTRASONICインパクトグラインディングでは、ワークピースとツールの間を自由に流れる研磨剤スラリーの助けを借りて、超音波周波数で振動する振動ツールを使用して、マイクロチッピングと研磨粒子による浸食によってワークピース表面から材料が除去されます。熱がほとんど発生しないため、他のほとんどの従来の機械加工操作とは異なります。超音波加工ツールの先端は「ソノトロード」と呼ばれ、振幅 0.05 ～ 0.125 mm、周波数 20 kHz 前後で振動します。チップの振動は、ツールとワークピースの表面の間の細かい砥粒に高速で伝達されます。工具が工作物に接触することはないため、研削圧力が 2 ポンドを超えることはめったにありません。この動作原理により、この操作は、ガラス、サファイア、ルビー、ダイヤモンド、セラミックなどの非常に硬くて脆い材料の加工に最適です。砥粒は、20～60体積%の濃度で水スラリー内に配置されます。スラリーはまた、切断/機械加工領域から離れた破片のキャリアとしても機能します。当社では砥粒として主に炭化ホウ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素を使用しており、粒径は荒加工用の 100 から仕上げ加工用の 1000 まであります。超音波加工 (UM) 技術は、セラミックやガラス、炭化物、貴石、硬化鋼などの硬くて脆い材料に最適です。超音波加工の表面仕上げは、ワークピース/ツールの硬度と使用する砥粒の平均直径によって異なります。ツールチップは、通常、ツールホルダーを介して変換器に取り付けられた低炭素鋼、ニッケル、および軟鋼です。超音波加工プロセスは、金属の塑性変形をツールに利用し、ワークピースのもろさを利用します。ツールは振動し、砥粒が脆い加工物に衝突するまで、砥粒を含む砥粒スラリーを押し下げます。この操作中、工具がわずかに曲がる間、工作物は分解されます。微細な研磨材を使用することで、0.0125 mm の寸法公差を実現でき、超音波加工 (UM) を使用するとさらに優れた精度を実現できます。加工時間は、工具が振動している周波数、粒径と硬度、およびスラリー液の粘度によって異なります。スラリー液の粘性が低いほど、使用済みの研磨剤をより速く運び去ることができます。粒度はワークピースの硬度以上である必要があります。一例として、超音波加工を使用して、幅 1.2 mm のガラス ストリップに直径 0.4 mm の複数の整列した穴を加工できます。

 

 

 

超音波加工プロセスの物理学について少し説明しましょう。超音波加工でのマイクロチッピングは、粒子が固体表面に衝突することによって生じる高い応力のおかげで可能です。粒子と表面の間の接触時間は非常に短く、10 ～ 100 マイクロ秒のオーダーです。接触時間は次のように表すことができます。

 

= 5r/Co x (Co/v) exp 1/5

 

ここで、r は球状粒子の半径、Co はワークピース内の弾性波速度 (Co = 平方根 E/d)、v は粒子が表面に衝突する速度です。

 

粒子が表面に及ぼす力は、運動量の変化率から得られます。

 

F = d(mv)/dt

 

ここで、m は粒子の質量です。表面に衝突して跳ね返る粒子 (粒子) の平均力は次のとおりです。

 

Favg = 2mv / to

 

ここまでが連絡時間です。この式に数値を当てはめると、部品が非常に小さいにもかかわらず、接触面積も非常に小さいため、加えられる力と応力が非常に高くなり、マイクロチッピングと侵食が発生することがわかります。

 

 

 

ROTARY ULTRASONIC MACHINING (RUM): この方法は、超音波加工のバリエーションであり、研磨剤スラリーを、工具表面に含浸または電気めっきされた金属結合ダイヤモンド研磨剤を含む工具に置き換えます。ツールを回転させ、超音波振動を与えます。回転および振動するツールに対して一定の圧力でワークピースを押し付けます。ロータリー超音波加工プロセスは、高い材料除去率で硬質材料に深い穴をあけるなどの機能を提供します。

 

 

 

当社は従来型および非従来型の製造技術を多数展開しているため、特定の製品について、またその製品を製造および製造するための最速かつ最も経済的な方法について質問がある場合はいつでもお手伝いできます。